变电站综合自动化电压无功控制子系统

1、第八章 变电站综合自动化电压无功控制子系统李巍巍电压和无功控制的重要性电压是衡量电能质量的一个重要指标，保证用户电压接近额定值运行，是电力系统运行调整的基本任务之一。电压过高或过低都会影响这些设备的使用寿命和效率改善电能质量可以节约能源，提高安全稳定运行造成电压质量下降的主要原因是什么？系统无功不足、无功分布不合理，所以电压调整问题主要是无功功率的补偿与分布的问题。电压无功综合调控的目标维护供电电压在规定的范围内。保持电力系统稳定和合适的无功平衡。保证在电压合格的前提下使电能损耗为最小 。电力系统的调压措施利用发电机进行调压采用改变变压器分接头进行调压通过改变电力网无功功率分布进行调压通过改变

2、输电线路参数进行调压 在发电厂中主要的调压手段是调整发电机的励磁，在变电站主要的调压手段是调节有载调压变压器分接头的位置和控制无功补偿电容器。少数220KV以上的高压或者超高压变电站装有调相机和静止无功补偿器，有的变电站既装有并联补偿电容器也装有并联补偿电抗器对电压、无功综合控制系统的基本要求能自动对变电站的运行方式和运行状态进行监视并加以识别，从而正确的选择控制对象并确定相应的控制方法。对目标电压、电压允许偏差范围、功率因数上下限等应能进行灵活整定。变压器分接头控制和电容器组投切应能考虑各种条件的限制。控制命令发出后应能自动检验，以确定动作是否成功，若不成功，应能做出相应的处理，每次动作应有

3、打印记录。对变电站的运行情况，如断路器状态、主接线的运行方式、变压器分接头位置、母线电压、主变压器无功等参数应能清晰地予以显示，并设置故障录波器。应具有自检、自恢复功能，做到硬件可靠、软件合理、维修方便且具有一定的灵活性和适应性。在异常条件下应能将装置闭锁。监视、通信和记录功能。变压器分接头调整应遵循以下条件和要求多台主变压器并列运行时，必须保证同步调档，且并列运行的变压器必须处于同一档位时，才能参加调档，并列运行的主变压器调档时，必须同时升降。确保有载调压分级进行，每次只能调一档，前后两次调档应有一定的延时，档位上下限应有限位措施。人工闭锁或主变压器保护动作后，调档命令发出后经校验发现拒动或

4、滑档，变压器过负荷等条件下应闭锁调档。 电容器组投切应满足的条件和要求电容器组的投切应实行轮换原则，即最先投入者 最先切除，最先切除者最先投入。电容器组轮换投切应考虑运行方式的影响，当多台主变压器既有关联又有独立性时，应各自投切本身所带的变压器组。人工投切的变压器也应参加排队。变电站运行方式的识别两台主变压器三台主变压器变电站运行状态的划分所谓变电站的运行状态，是指变电站的各种电气量所处的状态。对电压无功控制总的要求是在保持电压合格的条件下尽量降低损耗。装置的控制对象是变压器的分接头和并联电容器组控制的目的是保证主变压器的电压在允许范围内控制状态量是电压和进线功率因数。电压无功综合控制的闭锁系

5、统发生故障变电站母线发生故障主变压器发生故障或事故主变压器异常运行电压无功综合控制装置的电压互感器发生故障补偿电容器本身或回路装置发生故障或事故，则应闭锁相应的电容器组的控制回路电压无功综合控制的闭锁主变压器控制发生异常主变压器或电力电容器正常退出操作时，闭锁该台主变压器或电容器的控制装置每次发出动作命令后进行校验，若装置拒动则应闭锁母线电压太低时应闭锁调压功能电力系统的电压、无功综合控制方式集中控制方式集中控制方式是指在调度中心对各个变电站的主变压器分接头位置和无功补偿设备进行统一控制。这种控制方式是维持系统电压正常、实现无功优化控制、提高系统运行可靠性和经济性的最佳方案。分散控制方式分散控

6、制方式是指各个变电站或发电厂中，自动调节有载调压变压器的分接头位置或其他调压设备，以控制某地区的电压和无功功率在规定的范围内。分散控制是在各厂站独立进行的，可以实现局部地区优化，对提高变电站供电范围内的电压质量和降低局部网络电能损耗，减少值班人员的操作是很有意义的。关联分散控制方式关联分散控制方式是指电力系统正常运行时，由分散安装在各厂站的分散控制装置或控制软件进行自动控制，调控范围和定值是从整个系统的的安全、稳定和经济运行出发，事先由电压无功优化程序计算好的，而在负荷变化较大或紧急情况或系统发生大的变动时，可由调度中心直接操作控制。 所控设备个数无限制，与设备库保持一致； 自动拓扑； 定值设

7、置简单方便； 闭锁功能实现灵活，可由公式实现 ； 仿真功能； 控制方式有：手动、自动、半自动； 控制策略：标准九区、电压优先综合控制、允许高压侧电压作为约束条件的双九区控制； 九区图：显示控制轨迹，图上的显示内容可以根据需要设置； 模拟装置发送报文：包括闭锁状态、动作结果、定值、预动作指令； 第四节 微机电压、无功综合控制装置原理清华大学电机系研制MVR系列的微机型电压无功自控装置已有十六年以上的历史，形成了系列产品，并积累了丰富的现场运行经验。第一代产品为MVR-I型，是1984年研究成功的，在国内首次开创了把电压、无功综合控制的研究方向，该装置于1985年通过鉴定，鉴定结论为国内首创，并获

8、北京市科技进步三等奖，它适用于35kv、66kv、110kv电压等级的变电站，可控制两台主变分接头和14组无功补偿电容器。第二代产品为MVR-IIE型，是以STD工业控制机为核心的自控装置。在国内首次实现对220kv电压等级的变电站的电压、无功综合优化控制，该装置于1992年通过部级鉴定，93年获国家教委科技进步二等奖。适用于220kv及以上电压等级的变电站，可分别控制两台有载调压变压器的分接开关和112组无功补偿电容器。已在广东、河南、山西、广西等几十个变电站推广应用。大大提高受控变电站的电压合格率和改善无功功率的交换，减轻运行人员的劳动，取得明显的经济效益和社会效益。第三代产品为MVR-I

9、II型，是在MVR-I及MVR-IIE的基础上，总结各用户反馈的信息，对调控规律、功能、性能和结构等进一步的扩展和改进，并增加了许多独特的功能，尤其是增加了谐波分析和控制功能，这在国内外的电压、无功综合控制方面是一创新，对保证电容器的安全，延长其寿命做出突出的贡献。 MVR系列电压无功综合控制装置用于35kv500kv电压等级的枢纽变电站，可同时分别控制三台及以下有载调压变压器（两绕组或三绕组）的分接头位置和112组无功补偿电容器的投切。不论变电站采用何种接线方式和运行方式，MVR-III均能自动判断，并正确执行控制命令。MVR-III把调压和无功补偿综合考虑，进行控制，使调压效果更好。其控制

10、规律先进、合理，做到：在保证电压质量的前提下，使变电站高压供电网络的线路损耗尽量减少，有利于节能。装置功能 （1）本系统具有电压合格率计算、监视和记录功能，使用本系统可不必另装电压合格率监视仪。 （2）本系统还具有谐波计算、分析和谐波越限报警功能，这是本系统的独到之处。 （3）本系统具有对分接开关和电容器开关故障判断和故障记忆功能。 （4）本系统是目前国外、国内同类装置中技术水平最高、功能最齐全、控制规律最完善的电压无功综合控制系统。电压、无功综合控制目标（1）维持供电电压在规定的范围内 500kV(330kV)变电站的220kV母线 正常时，0 +10%；事故时，-5%+10%。 220kV

11、变电站的35 110kV母线 正常时，-3% +7%；事故时， 10%。 配电网的10kV母线，电压合格范围：10.0 10.7kV （2）保持电力系统稳定和合适的无功平衡。无功分区、就地平衡的 原则 （3）电压、无功综合控制的手段 调分接头位置 控制无功补偿设备 两者综合考虑MVR-III型微机电压、无功综合控制装置硬件结构SVC静止型动态无功补偿解决方案 静止无功补偿器是一种利用电容器和各种类型电抗器组成的无功功率补偿装置。所谓静止，是指没有运动部件，这与同步调相机有明显的区别。随着中国经济的迅猛发展以及新能源应用的推进，对电力系统运行的安全性、可靠性和经济性以及对电能的质量的要求越来越高

12、。一些大功率负荷的投入、退出，或者系统局部故障等，都会造成系统中有功功率和无功功率的大幅扰动，从而对电网的稳定性和经济性产生影响。同时，这些扰动引起的电磁暂态过程产生的过电流和过电压又往往会危害到有关电器设备的安全。快速有效地调节电网的无功功率，使整个电网负荷的潮流分配更趋合理，这对电网的稳定、调相、调压、限制过电压等等方面都是十分重要的。另外，现在的直流输电工程日益发展，大功率换流装置（无论整流或逆变）都需要系统提供大量无功功率。特别是临近的交流系统发生故障时，如果不能迅速补偿大幅度波动的无功功率，就会导致系统失控或瓦解。在SVC出现前，人们除了精心设计和布局整个电网外，往往采用下面几种经典的办法或设备来调节电网的无功功率。 1）、适当调节发电机励磁，以调节机组运行功率因数。 2）、在交流系统适当地点（或直流输电弱系统侧）装设同步调相机。 3）、使用带抽头或有载开关的变压器，通过调节电网某些点的电压来调节潮流。 4）、采用串联补偿电容器来改善受端电压，提高电网极限传输能力并增强系统的稳定性。 5）、用开关投切并联电抗器或电容器，以满足系统随时变化的无功功率需求量，达到调相调压的目的。静止无功补偿（SVC）系统主要由SVC控制装置、保护装置